CN113775390A - 一种自动控温的活塞冷却喷油系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动控温的活塞冷却喷油系统，包括设置在发动机机体外的润滑油管路上的机油冷却装置和油压控制装置；所述机油冷却装置用于根据机油泵输出的油温，通过节温器自动控制流经机油冷却器的机油流量；所述油压控制装置包括依次串联的机油开启阀和机油控压阀以及旁通滤清器，旁通滤清器的进出口分别连通机油开启阀的输入端和机油控压阀的输出端，用于当机油开启阀关闭时，仍然向活塞喷嘴提供过滤后的机油。本发明避免了对活塞的过渡冷却，并能够根据发动机的工况自适应的调节对活塞冷却喷嘴的机油流量，满足在不同工况下对活塞的冷却，并具有结构简单、成本低廉、维护方便的优点。

Description

一种自动控温的活塞冷却喷油系统
技术领域
本发明属于发动机技术领域，涉及一种自动控温的活塞冷却喷油系统。
背景技术
柴油机工作时，由于燃烧、以及活塞与汽缸壁之间的摩擦，使得活塞产生大量热量，通常设置活塞冷却喷嘴向活塞底部喷射冷却机油，以对活塞起到冷却和润滑作用。柴油机润滑系统主要为压力润滑方式。齿轮式机油泵从柴油机油底壳经吸油管吸入机油，加压后进入主油道，然后从主油道向所有需要供油的润滑点以及活塞冷却喷嘴供油。
但是，在柴油机启动初期或小负荷运转时，此时活塞的温度并不高，而对活塞喷射的机油温度过低或喷油量过大，将使活塞过渡冷却，影响气缸内的燃烧性能，导致柴油机性能下降；而当柴油机高速大负荷运转时，尤其是当涡轮增压器的介入后，会使活塞温度快速升高，此时需要加大对活塞喷射润滑油以对其冷却。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种自动控温的活塞冷却喷油系统，目的在于，设计一种能够自动控制机油喷射压力，并自动调节机油冷却的活塞冷却喷油系统，以满足在不同工况下对活塞的冷却。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种自动控温的活塞冷却喷油系统，包括设置在发动机机体外的润滑油管路上的机油冷却装置和油压控制装置；
所述机油冷却装置包括输入端连接在机油泵出油口的节温器，节温器的输出端分为两路，一路串联机油冷却器，另一路与机油冷却器的输出端汇合后形成机油冷却装置输出端，机油冷却装置输出端通向油压控制装置；所述机油冷却装置用于根据机油泵输出的油温，通过节温器自动控制流经机油冷却器的机油流量；
所述油压控制装置包括依次串联的机油开启阀和机油控压阀，所述机油开启阀的输入端连通在机油冷却装置输出端，机油控压阀的输出端通向活塞喷嘴；所述机油开启阀为受油压控制开启或关闭的机械阀，用于当油压高于预设的开启压力时，开启并向活塞喷嘴供油；所述机油控压阀内部设有回流机构，用于当油压高于预设的最高压力时，开启回流机构限制输出的机油流量；所述油压控制装置还包括旁通滤清器，旁通滤清器的进出口分别连通机油开启阀的输入端和机油控压阀的输出端，用于当机油开启阀关闭时，仍然向活塞喷嘴提供过滤后的机油。
作为进一步地优化，还包括机油过滤装置；所述机油过滤装置设置在所述机油冷却装置和油压控制装置之间，包括输入端均连通在所述机油冷却装置输出端的第一机油滤清器和第二机油滤清器，第一机油滤清器和第二机油滤清器的输出端汇合后形成机油过滤装置输出端，机油过滤装置输出端通向所述机油开启阀的输入端；
作为进一步地优化，所述机油过滤装置还包括旁通阀，旁通阀为受油压控制开启或关闭的机械阀，用于当油压高于预设的开启压力时连通所在的管路；所述旁通阀进出口分别连通所述机油冷却装置输出端和所述机油开启阀的输入端。
作为进一步地优化，所述旁通阀的开启压力大于所述机油开启阀的开启压力。
作为进一步地优化，所述机油过滤装置输出端还与发动机机体的主油道和涡轮增压器的机油接口连通，用于向主油道和涡轮增压器提供机油。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本系统对活塞冷却喷嘴的节流控制至少包括了四种工作模式，其四种工作模式随发动机的运转依次自行启动，使本系统对发动机的工况具有自适应功能；
(2)本系统的自适应功能是建立在机械部件的基础上，没有电器和程序控制，使得本系统结构简单、成本低廉、维护方便；还可以作为更进一步的电控的精细化机油喷射系统的硬件基础；
(3)本系统除油路接口与发动机相连，其余装置均设置在发动机外，对发动机基本无设计更改，既可以应用在新生产的产品上，也可以对已经售卖的老产品进行升级；
总之，本发明避免了对活塞的过渡冷却，并能够根据发动机的工况自适应的调节对活塞冷却喷嘴的机油流量，满足在不同工况下对活塞的冷却，并具有结构简单、成本低廉、维护方便的优点。
附图说明
图1为本发明的实施例1管路连接结构示意图；
图2为本发明的实施例1的第一工作状态结构示意图；
图3为本发明的实施例1的第二工作状态结构示意图；
图4为本发明的实施例1的第三工作状态结构示意图；
图5为本发明的实施例1的第四工作状态结构示意图。
图中：1机油冷却装置、11节温器、12机油冷却器、2机油过滤装置、21第一机油滤清器、22第二机油滤清器、23旁通阀、3油压控制装置、31旁通滤清器、32机油开启阀、32机油控压阀、5涡轮增压器、6、发动机主油道、7活塞喷嘴、8机油泵；其中，箭头表示机油的流向。
具体实施方式
下面结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1：请参阅图1-5；
本发明提供如下技术方案：一种自动控温的活塞冷却喷油系统，包括设置在发动机机体外的润滑油管路上的机油冷却装置1、机油过滤装置2和油压控制装置3；
所述机油冷却装置1包括输入端连接在机油泵8出油口的节温器11，节温器11的输出端分为两路，一路串联机油冷却器12，另一路与机油冷却器12的输出端汇合后形成机油冷却装置1输出端，机油冷却装置1输出端通向机油过滤装置2；所述机油冷却装置1用于根据机油泵8输出的油温，通过节温器11自动控制流经机油冷却器12机油流量；当所述油温低于节温器11的开启温度时，节温器11截断流向机油冷却器12的油路，使得机油泵8输出的机油均流向过滤装置2；而当机油泵8输出的油温逐渐升高时，节温器11的开度逐渐加大，使得流向机油冷却器12的机油流量加大，从而降低了流向过滤装置2的机油温度；
所述机油过滤装置2包括输入端均连通在所述机油冷却装置1输出端的第一机油滤清器21和第二机油滤清器22，第一机油滤清器21和第二机油滤清器22的输出端汇合后形成机油过滤装置2输出端，机油过滤装置2输出端通向油压控制装置3；所述机油过滤装置2还包括旁通阀23，旁通阀23为受油压控制开启或关闭的机械阀，旁通阀23使得当油压高于开启压力时连通流经的管路，当油压低于开启压力时关闭流经的管路；所述旁通阀23用于当输入机油过滤装置2的油压过高时开启，加大机油过滤装置2的输出流量，还用于当第一机油滤清器21和第二机油滤清器22堵塞时，保证机油过滤装置2的输出端的流量；
所述油压控制装置3用于控制流向活塞喷嘴的机油流量，包括依次串联的机油开启阀32和机油控压阀33，所述机油开启阀32的输入端连通在机油过滤装置2输出端，机油控压阀33的输出端通向活塞喷嘴；所述机油开启阀32为受油压控制开启或关闭的机械阀，用于当油压高于预设的开启压力时，开启并向活塞喷嘴供油，所述机油控压阀33内部设有回流机构，用于当油压高于预设的最高压力时，开启回流机构限制输出的机油流量；所述油压控制装置3还包括旁通滤清器31，旁通滤清器31的进出口分别连通机油过滤装置2的输出端和机油控压阀33的输出，用于机油开启阀32关闭时，仍然向活塞喷嘴提供过滤后的机油；
所述机油过滤装置2输出端还与发动机机体的主油道6和涡轮增压器5的机油接口连通，用于向主油道6和涡轮增压器5提供机油。
使用时，旁通滤清器31、第一机油滤清器21和第二机油滤清器22能够起到过滤作用；机油开启阀32和旁通阀23处于关闭状态时，流向活塞喷嘴的机油经过两次过滤；而机油开启阀32和旁通阀23均为受油压控制的机械阀，使得当发动机启动时，油泵8输出的机油压力较低，机油开启阀32和旁通阀23均为关闭状态，而活塞也处于工作的初期，温度较低，不需要冷却降温；机油流经第一机油滤清器21、第二机油滤清器22和旁通滤清器31，经过两级过滤后流向活塞喷嘴，喷嘴喷出的流量也较小，仅起到润滑作用。
发动机启动后的工作初期，随着发动机转速的提高，油泵8输出的机油压力逐渐升高，机油开启阀32进入开启状态，活塞喷嘴正常工作；此时，机油循环刚刚开始，油温不高，不需要冷却，此时受节温器11控制，大部分流量也没有进入机油冷却器12，并且受到机油控压阀33的限制，避免活塞喷嘴的喷油量过大而使活塞过渡冷却，影响气缸内的燃烧。
随着发动机继续工作，进入正常工作状态，此时，机油循环导致机油温度提高，受节温器11开度逐渐加大，增加了机油冷却器12的流量，对机油开始降温，活塞喷嘴也进入正常工作状态。此时，由于旁通阀23开启压力大于机油开启阀32的开启压力，旁通阀23未开启，使得第一机油滤清器21和第二机油滤清器22也进入正常工作状态。
当发动机进入高速运转的大负荷的工作状态，发动机高温，活塞需要更多的冷却。此时，随着发动机转速提高，油泵8的输出压力随之提高，当油泵8输出的机油压力达到启动旁通阀23后，实际是将第一机油滤清器21和第二机油滤清器22短路，流量优先，加大了机油过滤装置2输出的压力和流量，由于受到机油控压阀33的限制，此时并联的旁通滤清器31为机油控压阀33限制之外的机油提供了旁通出路，使得活塞喷嘴的喷油量不再受机油控压阀33控制，持续大流量的喷向活塞底部，为活塞降温。
综上，本系统为活塞喷嘴至少提供了四种工作模式：
第一种工作状态(请参阅图2)简述为不冷却、低流量，应用在发动机启动时，此时机油开启阀32、机油控压阀33、旁通阀23和机油冷却器12均为关闭状态；
第二种工作状态(请参阅图3)简述为不冷却、正常流量，应用在发动机启动后的工作初期，此时机油开启阀32、机油控压阀33处于开启状态，而旁通阀23关闭和机油冷却器12不工作；
第三种工作状态(请参阅图4)简述为冷却、正常流量，应用在发动机正常工作状态，此时机油开启阀32和机油控压阀33开启，机油冷却器12处于工作状态，而旁通阀23关闭；
第四种工作状态(请参阅图5)简述为冷却、流量优先，应用在发动机高速大负荷运转时，此时，机油开启阀32、机油控压阀33和旁通阀23均开启，机油冷却器12也处于工作状态。
本实施例优点在于：
(1)本系统对活塞冷却喷嘴的节流控制至少包括了四种工作模式，其四种工作模式随发动机的运转依次自行启动，使本系统对发动机的工况具有自适应功能；
(2)本系统的自适应功能是建立在机械部件的基础上，没有电器和程序控制，使得本系统结构简单、成本低廉、维护方便；还可以作为更进一步的电控的精细化机油喷射系统的硬件基础；
(3)本系统除油路接口与发动机相连，其余装置均设置在发动机外，对发动机基本无设计更改，既可以应用在新生产的产品上，也可以对已经售卖的老产品进行升级；
总之，本系统避免了对活塞的过渡冷却，并能够根据发动机的工况自适应的调节对活塞冷却喷嘴的机油流量，满足在不同工况下对活塞的冷却，并具有结构简单、成本低廉、维护方便的优点。
本发明未详述部分为现有技术；对于本领域的普通技术人员而言，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种自动控温的活塞冷却喷油系统，其特征在于：包括设置在发动机机体外的润滑油管路上的机油冷却装置(1)和油压控制装置(3)；
所述机油冷却装置(1)包括输入端连接在机油泵(8)出油口的节温器(11)，节温器(11)的输出端分为两路，一路串联机油冷却器(12)，另一路与机油冷却器(12)的输出端汇合后形成机油冷却装置(1)输出端，机油冷却装置(1)输出端通向油压控制装置(3)；所述机油冷却装置(1)用于根据机油泵(8)输出的油温，通过节温器(11)自动控制流经机油冷却器(12)的机油流量；
所述油压控制装置(3)包括依次串联的机油开启阀(32)和机油控压阀(33)，所述机油开启阀(32)的输入端连通在机油冷却装置(1)输出端，机油控压阀(33)的输出端通向活塞喷嘴；所述机油开启阀(32)为受油压控制开启或关闭的机械阀，用于当油压高于预设的开启压力时，开启并向活塞喷嘴供油；所述机油控压阀(33)内部设有回流机构，用于当油压高于预设的最高压力时，开启回流机构限制输出的机油流量；所述油压控制装置(3)还包括旁通滤清器(31)，旁通滤清器(31)的进出口分别连通机油开启阀(32)的输入端和机油控压阀(33)的输出端，用于当机油开启阀(32)关闭时，仍然向活塞喷嘴提供过滤后的机油。
2.根据权利要求1所述的自动控温的活塞冷却喷油系统，其特征在于：还包括机油过滤装置(2)；
所述机油过滤装置2设置在所述机油冷却装置(1)和油压控制装置(3)之间，包括输入端均连通在所述机油冷却装置(1)输出端的第一机油滤清器(21)和第二机油滤清器(22)，第一机油滤清器(21)和第二机油滤清器(22)的输出端汇合后形成机油过滤装置(2)输出端，机油过滤装置(2)输出端通向所述机油开启阀(32)的输入端。
3.根据权利要求2所述的自动控温的活塞冷却喷油系统，其特征在于：所述机油过滤装置(2)还包括旁通阀(23)，旁通阀(23)为受油压控制开启或关闭的机械阀，用于当油压高于预设的开启压力时连通所在的管路；所述旁通阀(23)进出口分别连通所述机油冷却装置(1)输出端和所述机油开启阀(32)的输入端。
4.根据权利要求3所述的自动控温的活塞冷却喷油系统，其特征在于：所述旁通阀(23)的开启压力大于所述机油开启阀(32)的开启压力。
5.根据权利要求2所述的自动控温的活塞冷却喷油系统，其特征在于：所述机油过滤装置(2)输出端还与发动机机体的主油道(6)和涡轮增压器(5)的机油接口连通，用于向主油道(6)和涡轮增压器(5)提供机油。
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